Configuración electrónica

Transcripción

1 Configuración electrónica Por: Cristina Andrade Guevara La química no solamente está relacionada con tu vida personal y con lo que te rodea, sino que también es interdisciplinaria (pues se relaciona con otras ciencias o disciplinas directa y mutuamente). Una de estas ciencias es la física, que va muy de la mano con la química ya que la apoya para que exista una mejor comprensión de algunos aspectos que la química no puede ofrecer. En química es muy importante conocer la ubicación y el comportamiento de los electrones, ya que son éstos los que permiten la formación de los diferentes compuestos químicos. La mecánica cuántica (que forma parte de la física) explica precisamente el comportamiento del electrón. Para dicha explicación se tienen los números cuánticos los cuales toman valores e indican dónde es probable que se encuentre el electrón. Número cuántico Principal Secundario o azimutal Magnético Spin Se representa por n l m s Para el número cuántico principal se tiene que los valores van desde el 1, 2, 3, 4 y así hasta el infinito ( ). Para el número cuántico secundario o azimutal los valores que se toman pueden ir desde cero y terminar en n 1. Este número cuántico indica el tipo de subnivel en que se encuentra localizado el electrón y se representa además por los subniveles «s», «p», «d» y «f». Para los valores del número cuántico magnético se deben a su vez considerar los valores del número secundario o azimutal. Estos van de m hasta +m. Finalmente el número cuántico «s» puede tomar valores de +!! y de!! Además de los números cuánticos, existen algunas teorías y principios que permiten explicar más profundamente lo relacionado a los electrones. Cortés et al. (2007) menciona las siguientes: 1

2 Principio de exclusión de Pauli: En un átomo no pueden existir dos electrones que tengan los cuatro números cuánticos iguales (p.46). Principio de incertidumbre de Heisenberg: No es posible conocer al mismo tiempo la posición y la velocidad de un electrón (p.47) Principio de Aufbau: En un átomo, los electrones buscan su acomodo en aquellos subniveles de menor energía, es decir aquellos en que su valor de n + 1 sea menor (p. 47). Vamos a ver a continuación cómo es que dado este último principio, los electrones siguen una regla para acomodarse en los niveles y subniveles de energía. 1s Regla de las diagonales 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p La cantidad máxima de electrones que pueden aceptar los diferentes subniveles son: Subnivel Electrones s 2 p 6 d 10 f 14 Ahora bien, la manera en que se utiliza esta regla es solamente ir siguiendo las flechas y considerar la cantidad de electrones que cada subnivel permite. Siempre se debe comenzar por el extremo superior derecho donde se encuentra el inicio de una flecha. Ç 2

3 Lo anterior nos permite realizar la configuración electrónica de un elemento químico. A continuación se explicará en qué consiste ésta. La configuración electrónica es la representación de la distribución de los electrones en el átomo, según el nivel y el subnivel de energía que ocupan (Cortés et al., 2007, p. 48). Ahora bien, el único dato necesario para realizar la configuración electrónica es el del número atómico, que es el que nos indica la cantidad de electrones que tiene un elemento químico. Cuando aprendas a realizar la configuración electrónica, podrás imaginar más fácilmente cómo es que se unen los elementos químicos para formar los compuestos. Del número cuántico puedes obtener cierta información, la cual te indica varias cosas: 6p! El coeficiente 6 indica el nivel principal de energía en el que se encuentra el electrón. La letra p indica el subnivel de energía. El exponente 5 indica la cantidad de electrones que se tienen en el subnivel mencionado. Ahora sí, vamos a realizar la configuración electrónica para varios elementos químicos no olvidando considerar el orden que nos da la regla de las diagonales. Ejemplos Realizar la configuración electrónica del cobre, cuyo número atómico es 29. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 Si te fijas, el subnivel de energía d, aunque acepta 10 electrones, solamente se ocupan 9, ya que el número atómico del cobre debe ser 29 y si sumamos todos los exponentes de la configuración (que en realidad representan la cantidad de electrones), nos debe dar el número total de electrones que es el número atómico (en este caso es 29). 3

4 Muy importante es el resaltar que en la configuración electrónica del cobre, a pesar de que el último nivel de energía que tiene en su llenado de electrones es el 3, en realidad el último nivel principal de energía de la configuración es el 4 y en total en ese nivel principal (4) hay dos electrones. Otro ejemplo: Se desea conocer la configuración electrónica del Cl cuyo número atómico es 17. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Aquí observamos que tiene 3 niveles principales de energía y el subnivel es del tipo p. Aquí corresponde que el último nivel enlistado es el 3 y también es el último nivel principal. En total en el nivel tres hay 7 electrones (2 del subnivel s y 5 del subnivel p). Veamos un último ejemplo: Se desea conocer la configuración electrónica del yodo que tiene un número atómico de 53. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 5 Al hacer el análisis correspondiente podemos observar que tiene 5 niveles principales de energía y que el subnivel es del tipo p. Observa que el último nivel enlistado es el nivel 5 y que corresponde también al último nivel principal. En total hay 7 electrones en dicho nivel (2 del subnivel s y 5 del subnivel p). Con todo lo anterior ya puedes saber cuál es la cantidad de electrones que se tienen en cada uno de los niveles de energía y por consiguiente el acomodo de los mismos en los orbitales. A continuación se presenta una tabla con el acomodo de electrones en cada nivel u orbital. Orbital No. electrones

5 Este orden puede variar dependiendo de la configuración electrónica de cada elemento y de la semejanza que guarde con el gas noble que esté más próximo a él. Probablemente te preguntarás para qué nos sirve toda esta información referente a los electrones. Pues bien, esto nos sirve para conocer la cantidad de electrones que un elemento químico tiene en su último nivel y con ello poder formar compuestos químicos cuando éste se une a otros elementos. Ese es un análisis un poco más profundo que puede ser abordado para que, con base en la cantidad de electrones que haya en el último nivel de energía, sepas encontrar el número de oxidación y los electrones de valencia, mismos que te serán de utilidad para la formación de compuestos. Así que te invito a no perder de vista la configuración electrónica ya que más delante seguro que la vas a necesitar. Referencias Cortés, M., Cortez, E., Hernández, M., López, M., Moreno, R. y Rivera, E. (2007). Química I. México. Fondo de Cultura Económica. 5